WO2007022868A1 - Filtervorrichtung mit pumpeneinrichtung - Google Patents

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WO2007022868A1
WO2007022868A1 PCT/EP2006/007897 EP2006007897W WO2007022868A1 WO 2007022868 A1 WO2007022868 A1 WO 2007022868A1 EP 2006007897 W EP2006007897 W EP 2006007897W WO 2007022868 A1 WO2007022868 A1 WO 2007022868A1
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pump
filter
flow
crossflow
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PCT/EP2006/007897
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Helmut Kammerloher
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Krones Ag
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    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12H—PASTEURISATION, STERILISATION, PRESERVATION, PURIFICATION, CLARIFICATION OR AGEING OF ALCOHOLIC BEVERAGES; METHODS FOR ALTERING THE ALCOHOL CONTENT OF FERMENTED SOLUTIONS OR ALCOHOLIC BEVERAGES
    • C12H1/00—Pasteurisation, sterilisation, preservation, purification, clarification, or ageing of alcoholic beverages
    • C12H1/02—Pasteurisation, sterilisation, preservation, purification, clarification, or ageing of alcoholic beverages combined with removal of precipitate or added materials, e.g. adsorption material
    • C12H1/06—Precipitation by physical means, e.g. by irradiation, vibrations
    • C12H1/063—Separation by filtration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
    • B01D61/147—Microfiltration
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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    • F04B43/12—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action
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    • B01D—SEPARATION
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    • B01D2321/282—Details relating to membrane cleaning, regeneration, sterilization or to the prevention of fouling by spray flush or jet flush

Definitions

  • the invention relates to a filter device and a method, in particular for the filtration of proteins, polysaccharides and / or fermentation microorganisms such.
  • yeasts loaded liquids according to the preambles of claims 1 and 7, and a hose pump and its use for a filter device.
  • kieselguhr for beer clarification is today increasingly regarded as problematic. Due to the disposal problem of kieselguhr as well as the toxicity of Kiesefgur dust, alternatives to conventional beer filtration with pre-wetting filters are being sought. In the field of food technology, other suitable liquids are also being sought for other liquids loaded with proteins and polysaccharides.
  • One possible solution is the so-called crossflow microfiltration process in which, for example, unfiltered material is passed through a membrane filter candle. The unfiltered material flows through the filter cartridge in the longitudinal direction, wherein the unfiltered material permeates through the membrane filter cartridge transversely to the unfiltrate stream.
  • the filter cartridges may be plastic membrane filter cartridges, ceramic membrane filter cartridges or metal sintered filter cartridges. To increase the filtration performance membrane filter cartridges can be summarized in a module with filter surfaces of 10 m 2 and more.
  • the main difficulty in the operation of such filter systems is the cleaning problem and the associated short service life of the system.
  • liquids eg beer, juices, wine
  • a cover layer which is removed by means of the upper flow and thus controlled by the flow shape.
  • the membrane filter cartridge In order to keep the membrane flow in an optimum range, but in any case above a minimum value, the membrane filter cartridge must be cleaned in recurring cycles. For this purpose, a variety of methods are used.
  • the methods used range from backwashing, changing the direction of the flow to Complete cleaning of the system including the membrane with acid, alkalis and special additives. But just plastic membranes are permanently damaged by aggressive cleaning agents. There occurs an embrittlement of the material, which significantly shortens the membrane life, in particular diaphragm fractures are promoted by the alternating load of rewinding. This reduces the service life of the system.
  • the cleaning is also due to the material due to the material a maximum temperature of about 50 to 80 ° set, which prevents optimal hot cleaning by lye. Similarly, there are limits of maximum pressure load (usually between 10 and 20 bar).
  • Other approaches to solving the cleaning problem are in addition to the backwash and detergents enzyme use and ultrasound. Also, the enzyme use for precipitation of the main components which cause the blocking, for the production of beer because of any remaining residues questioned. The use of ultrasound also leads in part to a blocking of the filter cartridges.
  • the object of the present invention is to provide a filter device, or a method, in particular for the filtration of liquids laden with proteins or polysaccharides, which permit an increased service life of the module or of the membrane filter cartridges.
  • a pressure pulse or volume flow is temporarily generated during the filtration as a function of the pumping power or the rotational speed, wherein filtrate is pumped back against the flow direction of the filtrate, ie pushed back, so that the cover layer, which is in the channels of the membrane filter cartridges training is worn away or can not even arise.
  • the blocking of the membrane can be effectively counteracted in the formation.
  • a pump device in the Filtratab Arthur which is connected to the Filtratab- run of the module, wherein the pump device is designed such that it can pump back the filtrate against the flow direction on the one hand but on the other hand not blocked the Fittratmann so that the filtrate in its Filtratab- flow direction unhindered by the pump device, for example to a filtrate buffer tank can flow.
  • the filtrate flow is not blocked, so that the filtrate can flow off in an effective manner.
  • the pump device for. B. a peristaltic pump or gear pump whose direction of the flow direction of the filtrate is opposite.
  • a peristaltic pump or gear pump whose direction of the flow direction of the filtrate is opposite.
  • Such a pump is inexpensive and meets in a simple manner the condition that the pump can both pump back filtrate but also simply filtrate in the flow direction of the filtrate can flow so counter to the direction of the pump. (The pump can also pump in the flow direction of the filtrate if necessary).
  • the peristaltic pump is in particular designed such that it has a e.g.
  • each crossflow filter module or module unit in its corresponding filtrate discharge is assigned its own pump device.
  • the pump power can be adjusted individually to the requirements of the corresponding module or module units.
  • the peristaltic pump may be driven continuously at low speed (e.g., from 1 to 10 Hz) with pause intervals therebetween (e.g., 5 to 60 seconds).
  • low speed e.g., from 1 to 10 Hz
  • pause intervals therebetween e.g., 5 to 60 seconds.
  • the peristaltic pump can also work for a short time at high speed (5 to 150 Hz) in order to solve existing blockages. It is important to ensure that, overall, during continuous operation of the pump device, the pumped back amount of filtrate is smaller than the filtrate, which flows in the direction of flow through the pumping device, so that sufficient filtrate can be removed.
  • the invention also relates to the use of a peristaltic pump for a filter device, wherein the pump device is arranged and configured such that it During filtration, at times filtrate pumps back against the flow direction of the filtrate and temporarily does not block the filtrate flow, and is driven substantially continuously at low speed with pause intervals.
  • the hose pump according to the invention for a filter device is constructed so that its direction of flow or conveying direction of the flow direction of the filtrate of the filter device is opposite, wherein the hose pump has a hose and a rotating shoe which squeezes the tube during its rotation in a first angular range ß and so the filtrate promotes against the flow direction and in a second angle range ⁇ does not compress the tube, so that the filtrate can flow freely through the tube pump in Filtratpound Vietnamese, the hose pump is driven substantially continuously at low speed with pause intervals.
  • the hose of the hose pump is guided in a U-shape, so that the first angular range ⁇ extends from a 45 ° position of the sliding shoe to a 315 ° position of the sliding shoe.
  • the sliding shoe is flattened or milled.
  • the shoe is preferably flattened so that it compresses the pipe cross-section of the hose less than 100%, preferably compresses up to 70%. Due to the fact that the hose is not completely pushed off by the sliding shoe, the pumping capacity can be adjusted so that a substantially continuous operation of the pump against the filtrate flow direction is possible.
  • Fig. 1 shows a section through a pump device according to the present invention.
  • FIG. 2 shows a section through a crossflow filter module with a crossflow filter module.
  • FIG. 3 shows a section along the line II in FIG. 2.
  • FIG. 4 shows a perspective view of a crossflow
  • Fig. 5 shows a front view of a crossflow filter module with several
  • FIG. 6 shows a perspective view of the filter module shown in FIG. 5.
  • Fig. 7 shows a schematic representation of a filter device with several
  • FIG 8 shows schematically the use of the filter device according to the invention as a beer filter.
  • Fig. 9 shows greatly simplified, the speed of the pump device as a function of time.
  • 10a shows in simplified form the filtrate flow as a function of the angle of rotation of the sliding block.
  • Fig. 10b shows in a highly simplified manner, the amount of pumped back filtrate depending on the angle of rotation of the shoe of the pump device.
  • Fig. 11 shows schematically an embodiment of the invention.
  • Fig. 11 shows schematically the structure of a filter device according to the invention.
  • the filter device according to the invention comprises a crossflow membrane filter module 10 and a pump device 6 in a filtrate discharge line 30, which are supplied by the crossflow filter module 10, for example to a filtrate buffer tank (not shown in FIG. 11). leads.
  • a pressure sensor 9 is arranged in front of the pump device 6, in front of the pump device 6, in front of the pump device 6, in front of the pump device 6, a pressure sensor 9 is arranged.
  • the filter module 10 is a crossflow membrane filter module comprising at least one membrane filter cartridge 1.
  • Fig. 2 to 4 show schematically a Such a filter module 10 and its operation with only one membrane filter cartridge 1.
  • the filter module 10 here has a pressure housing 7, which comprises a membrane filter cartridge 1, which is flowed through by unfiltered beer in the crossflow of unfiltered material U 1 . Between the membrane filter cartridge 1 and the pressure housing 7, a fluid chamber 8 is formed.
  • the multi-membrane filter cartridge 1, as shown in more detail in FIGS. 3 and 4, has a plurality of channels 11 which extend in the longitudinal direction through the filter cartridge 1.
  • the channel diameter is in a range of about 0.5 to 10 mm when the filter cartridge is formed of plastic, for example, polysulfone, polysulfonamides, polyurethane or similar polymers.
  • the diameter of the filter candle is in a range of slightly more than 0.5 to 2 mm for plastic and about 10 to 60 mm for ceramic.
  • the filter cartridge may also be formed of ceramic material such as Al 2 O 3 .
  • a few micrometers thick membrane layer, for example of Al 2 O 3 , ZrO 2 , TiO 2 can be arranged on the inside of the tube.
  • the pore size for filtration is for beer filtration, for example, 0.2 to 0.8 microns
  • the filter cartridge length is in a range of about 0.5 to 3 m.
  • unfiltered material enters the channels 11 of the filter cartridge 1 through the unfiltrate inlet 2, passes across the filter cartridge and leaves the surface of the filter cartridge 1 as filtrate and enters the filtrate space 8 where the filtrate F can be withdrawn via the filtrate outlet 4, ie via a Filtratab effet 30, for example, running to a Filtratbufferertank.
  • the flow direction of the filtrate which flows from the Filtratablauf example to a buffer tank is referred to below as Filtratmanniques.
  • the unfiltered material U flowing through the channels 11 leaves the module 10 at its unfiltrate outlet 3.
  • the crossflow filter module 10 comprises a plurality of membrane filter cartridges 1, as shown in FIGS. 5 and 6.
  • the structure of such an arrangement substantially corresponds to the structure, as described in connection with FIGS. 2 to 4, with the exception that in the pressure vessel 7 more Multitubemembranfilterkerzen, eg 7 to 19 pieces in plastic hollow fiber membranes 1000 - 2000 pieces parallel to each other are arranged.
  • a cover plate can be seen on the front, which is fastened via a fastening device 13 to the tubular pressure vessel, flanged here. Via the flanges 14, the modules 10 can be connected to corresponding pipes or other modules. It is also possible to design so-called double modules where two module units are attached together.
  • Fig. 1 shows the pump device 6 in detail.
  • a pumping device 6 is provided in the filtrate discharge line 30 which is connected to the filtrate drain 4, the pumping device 6 being designed such that during the filtration it temporarily pumps back filtrate counter to the direction of flow, i. in a direction opposite to the arrow shown in FIG. 11.
  • the pump device 6 is constructed in such a way that it has its running direction counter to the flow direction of the filtrate F, it does not temporarily block the filtrate flow so that the filtrate F can flow unimpeded through the pump device 6 in the filtrate flow direction.
  • Fig. 1 is a preferred embodiment of such a pump device 6.
  • the pump device 6 shown in Fig. 1 is formed as a peristaltic pump 6.
  • the pump could, however, z. B. also be a gear pump.
  • Such a peristaltic pump, or peristaltic pump is a positive displacement pump, wherein the medium to be conveyed here, the filtrate from the filtrate 4 is passed through a here guided U-shaped tube 26. That is, here, the tube 26 is an extension of the Filtratab effet 30.
  • the peristaltic pump 6 further has a housing 19.
  • the peristaltic pump 6 further has a sliding block 18 which rotates here about the axis 31 together with a plate 20.
  • the hose 26 is supported on the inside 29 of the housing.
  • the hose 26 is compressed or clamped from the inside by the sliding block 18.
  • the shoe 18 Upon rotation of the shoe 18 then moves the "Abklemmstelle" along the tube 26, thus driving the filtrate. Since the running direction (see arrow) of the peristaltic pump 6 is opposite to the flow direction of the filtrate, the peristaltic pump 6 conveys the filtrate back.
  • the peristaltic pump 6 here has only one sliding block 18. During the rotation in the angular range ⁇ , ie in the first angular range, the sliding shoe 18 presses the hose 26 together during its movement as described above.
  • the sliding shoe 18 does not press on the hose 26, so that when the sliding shoe 18 is in this angular range, the filtrate F does not move counter to the filtrate flow direction, but the filtrate F is free Filtrathnerich- direction through the hose 26 of the pump can flow.
  • the drive shaft (not shown) of the shoe 18 is initialized so that in the rest position of the pump, ie when the shoe does not move, the shoe 18 is in the angular range ⁇ , that is, in a position where the hose is not compressed, so that the filtrate can flow freely through the hose 26.
  • the sliding shoe is flattened. That is, the shoe 18 extends radially only to compress the pipe section of the hose less than 100% so that part of the pipe cross section remains open.
  • the line cross-section of the tube is compressed up to 70% or up to 50%.
  • the volume pumped back by the peristaltic pump during rotation towards the crossflow filter module 10 is about 0.08 to about 3 liters per revolution, depending on the size of the module. Due to the fact that during the filtration, filtrate is pumped back against the filtrate flow direction, cover layer deposits in the thin channels 11 of the membrane filter cartridges 1 may become detached. Thus, too large deposits can be prevented during the filtration and thus blocking of the membrane can be prevented. Thus, the service life of the crossflow filter modules can be extended.
  • the angular range ß ie in this embodiment, for example, between 45 ° and 315th 10
  • the pumped back amount of filtrate is smaller than the filtrate flow through the pumping means in filtrate flow direction by pause intervals, as indicated in Fig. 9, re be alinstrument.
  • a strong cover layer has already formed in a module, it is also possible for the hose pump to operate at very high speed for a short time (eg approx.> 100 Hz). There are several revolutions (eg 5 to 10) followed by pauses (eg 5 to 20s). This application can be repeated several times (eg two to eight times).
  • Fig. 7 shows a preferred embodiment according to the present invention.
  • the filter modules 10 are connected in series in such a way that unfiltered material U from the unfiltrate outlet 3 of a filter module is supplied to the unfiltrate inlet 2 of the downstream filter module 1, a bypass line 15 being provided, which is a partial flow of the non-filtrate U upstream of the unfiltrate inlet 2 of a filter module first filter module 10 past the first filter module 10 and at least one subsequent filter module 10 as unfiltered feeds.
  • the bypass can counteract the pressure drop of the individual filter modules, without a regulation of the Unfiltrat Wegmenge and pressure ratios of the individual filter modules is necessary.
  • a return line 17 may be provided (not shown here), which feeds back the unfiltered filtrate in a loop to the first filter module of the crossflow membrane filter system, so that a filter circuit is realized. As can be seen from FIG.
  • each filter module 10 has corresponding filtrate discharges 30, which are combined into a common discharge line, which then leads, for example, to the buffer tank.
  • each filter module 10 is assigned its own pump device 6 in the filtrate discharge 30, a pressure sensor 9. Only in filter orientation behind the respective pumps 6, the filtrate streams of the four modules 10a, b, c, d are summarized. This has the advantage that the operation of the pump 6 (speed, rotation duration, pause intervals) can be adapted to the requirements of the corresponding filter module 10a, b, c, d.
  • Fig. 8 shows the filter device shown in Fig. 7 as a beer filter.
  • the unfiltered product ie the beer
  • the unfiltered beer is fed to a buffer tank 18 via the pump 22 directly from the storage.
  • the unfiltered beer is fed via a pressure pump 21 via a corresponding circuit panel and, if appropriate, a cooler from the non-filtrate buffer tank to the cross-flow membrane filter unit via an emergency feed line 14.
  • the pump 20 pumps the unfiltered as described above in the series-connected filter modules 10 a, b, c, d and possibly in the optionally provided bypass line 15.
  • the filtration takes place via the return line 17 in the circuit, the Unfiltrate from the last filter module 10d in the flow direction upstream of the pump 20 of Unfilt- ratzu Adjust 14 can be supplied to be pumped again through the filter modules.
  • the unfiltered material can also be first fed back into the buffer tank 18, and then later again to be supplied to the crossflow membrane filter system.
  • the filtrate from the filtrate outlet 4 of the individual modules 10a, b, c, d runs in the corresponding Filtratableiteptept 30 via a pressure sensor 9. That is, n pumping devices 6 are provided for n modules.
  • the pump device 6 then temporarily allows the filtrate to pass unhindered in the filtrate flow direction, so that it can run to the buffer tank 24, for example, or pump it back into the filter modules 10a, b, c, d, as described above, back into the filter modules 10a, b, c, d, such that the Cover layer on the inside of the channels 11 can solve or not even arise.
  • the withdrawn filtrate can then be further fed to a pressure tank in the filter cellar.
  • the modules 10 a, b, c, d can also be formed in each case as module units with a plurality of modules.
  • cleaning liquid can be flushed through the lines and the membrane filter system via corresponding cleaning tanks 23, in this case acid, lye and hot water.
  • the filter modules 1 can also be backwashed through the filtrate outlet 4 by backwashing.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung mit einem Crossflow-Filtermodul insbesondere zur Filtration von mit Proteinen, Polysacchariden und/oder Gärungsmikroorganismen, wie z. B. Hefe, geladenen Flüssigkeiten mit einem Gehäuse, das ein Unfiltratzulauf, ein Unfiltratablauf sowie einen Filtratablauf aufweist, wobei in dem Gehäuse mindestens eine Crossflow-Membranfilterkerze angeordnet ist, die mindestens einen Kanal aufweist, durch den das Unfiltrat U strömt, wobei das Filtrat F quer zum Unfiltratstrom durch die Membranfilterkerze abgezogen wird ein entsprechendes Verfahren. Um die Standzeit einer solcher Filtervorrichtung zu verlängern und insbesondere das Verblocken der Membranfilterkerzen zu verhindern wird während der Filtration zeitweise das von den Crossflow-Membranfilterkerzen erzeugte Filtrat entgegen der Flussrichtung des Filtrats zurückgepumpt, wobei eine Pumpeneinrichtung angeordnet ist, die derart ausgebildet ist, dass sie während der Filtration zeitweise Filtrat entgegen der Flussrichtung rückpumpt und zeitweise den Filtratfluss nicht blockiert.

Description

Filtervorrichtung mit Pumpeneinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung sowie ein Verfahren insbesondere zur Filtration von mit Proteinen, Polysacchariden und/oder Gärungsmikroorganismen wie z. B. Hefen, beladenen Flüssigkeiten gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 7, sowie eine Schlauchpumpe und deren Verwendung für eine Filtervorrichtung.
Der Einsatz von Kieselgur zur Bierklärung wird heute zunehmend als problematisch betrachtet. Aufgrund der Entsorgungsproblematik von Kieselgur sowie der Toxizität von Kiesefgurstaub wird nach Alternativen zur herkömmlichen Bierfiltration mit An- schwemmfiltem gesucht. Im Bereich der Lebensmitteltechnologie wird auch für andere mit Proteinen und Polysacchariden beladenen Flüssigkeiten nach geeigneten Filtrationsmöglichkeiten gesucht. Eine mögliche Lösung ist das sogenannte Crossflow- Mikrofiltrationsverfahren, bei dem beispielsweise Unfiltrat durch eine Membranfilterkerze geleitet wird. Das Unfiltrat durchströmt die Filterkerze in Längsrichtung, wobei quer zum Unfiltratstrom das Unfiltrat durch die Membranfilterkerze permeiert. Die Filterkerzen können dabei Kunststoffmembranfilterkerzen, Keramikmembranfilterkerzen oder aber Metallsinterfilterkerzen sein. Zur Steigung der Filtrationsleistung können Membranfilterkerzen in einem Modul mit Filterflachen von 10 m2 und mehr zusammengefasst werden.
Die Hauptschwierigkeit beim Betrieb von derartigen Filteranlagen ist die Reinigungsproblematik und die damit verbundene kurze Standzeit der Anlage. Insbesondere bei der Filtration von mit Proteinen oder Polysacchariden beladenen Flüssigkeiten (z.B. Bier, Säfte, Wein) bildet sich auf der Membranoberfläche eine Deckschicht aus, die mit Hilfe der Oberströmung abgetragen und somit durch die Strömungsform kontrolliert wird. Durch die oben genannten Inhaltsstoffe in Bier, Säften oder Wein (Proteine oder das für Bier typische ß-Glukan) kommt es zu einer Verstopfung bzw. Verblockung der Kanäle der Filterkerze, wodurch der Fluss durch die Filterkerze sinkt. Um den Memb- ranfluss in einem optimalen Bereich, auf jeden Fall aber über einem minimalen Wert zu halten, muss die Membranfilterkerze in wiederkehrenden Zyklen gereinigt werden. Hierzu kommen die unterschiedlichsten Verfahren zum Einsatz. Die angewendeten Verfahren reichen von Rückspülen, Richtungswechsel des Flusses bis hin zur Korn- plettreinigung der Anlage einschließlich der Membrane mit Säure, Laugen und speziellen Additiven. Gerade aber Kunststoffmembrane werden durch aggressive Reinigungsmittel bleibend geschädigt. Es tritt eine Versprödung des Materials auf, welche die Membranlebenszeit erheblich verkürzt, wobei insbesondere Membranbrüche durch die Wechselbelastung des Rückspulens begünstigt werden. Somit sinkt die Standzeit der Anlage. Der Reinigung ist darüber hinaus bei Kunststoffmembranen materialbedingt ein Temperaturmaximum von ca. 50 bis bestenfalls 80° gesetzt, welches optimale Heißreinigung durch Lauge verhindert. Ebenso existieren Limits von maximaler Druckbelastung (in der Regel zwischen 10 und 20 bar). Weitere Ansätze zur Lösung der Reinigungsproblematik sind neben der Rückspültechnik und Reinigungsmitteln Enzymeinsatz sowie Ultraschall. Auch ist der Enzymeinsatz zur Fällung der Hauptkomponenten, welche die Verblockung verursachen, zur Herstellung von Bier wegen evtl. verbleibender Rückstände, in Frage gestellt. Auch der Einsatz von Ultraschall führt teilweise zu einer Verblockung der Filterkerzen.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Filter- Vorrichtung, bzw. ein Verfahren insbesondere zur Filtration von mit Proteinen oder Polysacchariden beladenen Flüssigkeiten bereitzustellen, die eine erhöhte Standzeit des Moduls bzw. der Membranfilterkerzen ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1, 7, 12 und 13 gelöst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird während der Filtration zeitweise in Abhängigkeit der Pumpleistung bzw. der Drehzahl ein Druckimpuls bzw. Volumenstrom erzeugt, wobei Filtrat entgegen der Flussrichtung des Filtrats rückgepumpt, d. h. rückgeschoben wird, so dass sich die Deckschicht, die sich in den Kanälen der Membranfilterkerzen ausbildet abgetragen wird oder erst gar nicht entstehen kann. Somit kann der Verblockung der Membrane bei der Entstehung wirksam entgegengewirkt werden. Dies geschieht durch eine Pumpeneinrichtung in der Filtratableitung, die mit dem Filtratab- lauf des Moduls verbunden ist, wobei die Pumpeneinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie einerseits das Filtrat entgegen der Flussrichtung zurückpumpen kann aber andererseits auch den Fittratfluss nicht blockiert, so dass das Filtrat in seiner Filtratab- flussrichtung ungehindert durch die Pumpeneinrichtung z.B. zu einem Filtratpuffertank fließen kann. Vorteilhafterweise wird in Ruhestellung der Pumpeneinrichtung, d.h. wenn die Pumpe nicht läuft der Filtratfluss nicht blockiert, so dass das Filtrat in effektiver Weise abfließen kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Pumpeneinrichtung, z. B. eine Schlauchpumpe oder Zahnradpumpe, deren Laufrichtung der Flussrichtung des Filtrats entgegengesetzt ist. Eine solche Pumpe ist kostengünstig und erfüllt auf einfache Art und Weise die Bedingung, dass die Pumpe sowohl Filtrat rückpumpen kann aber auch einfach Filtrat in Flussrichtung des Filtrats also entgegen der Laufrichtung der Pumpe durchfließen lassen kann. (Die Pumpe kann auch bei Bedarf in Flussrichtung des Filtrats fördern). Dazu ist die Schlauchpumpe insbesondere so ausgebildet, dass sie einen z.B. im Wesentlichen U-förmig geführten Schlauch umfasst, sowie einen umlaufenden Gleitschuh, der bei seiner Rotation in einem ersten Winkelbereich den U-förmig geführten Schlauch zusammendrückt, und so das Unfiltrat entgegen der Filtratflussrichtung fördert und in einem zweiten Winkelbereich den Schlauch nicht zusammendrückt, so dass das Filtrat ungehindert durch die Schlauchpumpe fließen kann.
Wenn mehrere Crossflow-Filtermodule oder auch Moduleinheiten hintereinander in Reihe angeordnet sind, ist jedem Crossflow-Filtermodul oder jeder Moduleinheit in seiner entsprechenden Filtratableitung eine eigene Pumpenvorrichtung zugeordnet. Somit kann die Pumpleistung individuell an die Anforderungen des entsprechenden Moduls oder der Moduleinheiten angepasst werden.
In vorteilhafter Weise kann die Schlauchpumpe kontinuierlich bei geringer Drehzahl (z.B. von 1 bis 10 Hz) mit Pauseintervallen dazwischen (z.B. 5 bis 60 s) angetrieben werden. Somit kann bei der Filtration auf einfache Art und Weise eine Verblockung verhindert werden. Die Schlauchpumpe kann auch kurzzeitig mit hoher Drehzahl (5 bis 150 Hz) arbeiten um so bereits bestehende Verblockungen zu lösen. Es ist dabei darauf zu achten, dass insgesamt beim kontinuierlichen Betrieb der Pumpeneinrichtung die rückgepumpte Menge an Filtrat kleiner ist als die Filtratmenge, die in Flussrichtung durch die Pumpeinrichtung fließt, so dass ausreichend Filtrat abgeführt werden kann.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung einer Schlauchpumpe für eine Filtervorrichtung, wobei die Pumpeneinrichtung derart angeordnet und ausgebildet ist, dass sie während der Filtration zeitweise Filtrat entgegen der Flussrichtung des Filtrats rückpumpt und zeitweise den Filtratfluss nicht blockiert, und im Wesentlichen kontinuierlich bei geringer Drehzahl mit Pausenintervallen angetrieben ist.
Die erfindungsgemäße Schlauchpumpe für eine Filtervorrichtung ist so aufgebaut, dass ihre Laufrichtung bzw. Förderrichtung der Flussrichtung des Filtrats der Filtervorrichtung entgegengesetzt ist, wobei die Schlauchpumpe einen Schlauch aufweist und einen umlaufenden Gleitschuh, der bei seiner Rotation in einem ersten Winkelbereich ß den Schlauch zusammendrückt und so das Filtrat entgegen der Flussrichtung fördert und in einem zweiten Winkelbereich α den Schlauch nicht zusammendrückt, so dass das Filtrat ungehindert durch die Schlauchpumpe in Filtratflussrichtung fließen kann, wobei die Schlauchpumpe im Wesentlichen kontinuierlich bei geringer Drehzahl mit Pausenintervallen angetrieben ist. Vorzugsweise ist der Schlauch der Schlauchpumpe U-förmig geführt, so dass der erste Winkelbereich ß von einer 45° Stellung des Gleitschuhs bis zu einer 315° Stellung des Gleitschuhs reicht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Gleitschuh abgeflacht, bzw. ab- gefräßt. Der Gleitschuh ist vorzugsweise so abgeflacht, dass er den Leitungsquerschnitt des Schlauchs weniger als 100% zusammendrückt, vorzugsweise bis zu 70% zusammendrückt. Dadurch, dass der Schlauch von dem Gleitschuh nicht komplett abgedrückt wird, kann die Pumpleistung so angepasst werden, dass ein im Wesentlichen kontinuierlicher Betrieb der Pumpe entgegen der Filtratflussrichtung möglich ist.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme der begleitenden Zeichnungen näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Pumpeneinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch ein Crossflow-Filtermodul mit einer Crossflow-
Membranfilterkerze.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie l-l in Fig. 2. Fig. 4 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Crossflow-
Membranfilterkerze.
Fig. 5 zeigt eine Vorderansicht eines Crossflow-Filtermoduls mit mehreren
Crossflow-Membranfilterkerzen
Fig. 6 zeigt eine perspektivische Darstellung des in Fig. 5 gezeigten Filtermoduls.
Fig. 7 zeigt in schematischer Darstellung eine Filtervorrichtung mit mehreren
Crossflow-Filtermodulen.
Fig.8 zeigt schematisch den Einsatz der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung als Bierfilter.
Fig. 9 zeigt stark vereinfacht die Drehzahl der Pumpeneinrichtung in Abhängigkeit der Zeit.
Fig. 10a zeigt in vereinfachter Form den Filtratfluss in Abhängigkeit des Drehwinkels des Gleitschuhs.
Fig. 10b zeigt in stark vereinfachter Weise die Menge an rückgepumpten Filtrat in Abhängigkeit des Drehwinkels des Gleitschuhs der Pumpeneinrichtung.
Fig. 11 zeigt schematisch eine Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 11 zeigt schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung. Wie aus Fig.11 hervorgeht, umfasst hier die erfindungsgemäße Filtervorrichtung ein Crossflow-Membranfiltermodul 10, sowie eine Pumpeneinrichtung 6 in einer Filtratab- leitung 30, die von dem Crossflow-Filtermodul 10 beispielsweise zu einem Filtratpuffer- tank (in Fig. 11 nicht gezeigt) führt. Vor der Pumpeneinrichtung 6 ist ein Drucksensor 9 angeordnet.
Bei dem Filtermodul 10 handelt es sich um ein Crossflow-Membranfiltermodul, das mindestens eine Membranfilterkerze 1 umfasst. Fig. 2 bis 4 zeigen schematisch ein derartiges Filtermodul 10 und dessen Funktionsweise mit nur einer Membranfilterkerze 1. Das Filtermodul 10 weist hier ein Druckgehäuse 7 auf, das eine Membranfilterkerze 1 umfasst, die im Crossflow von Unfiltrat U1 d.h. hier von ungefiltertem Bier durchströmt wird. Zwischen der Membranfilterkerze 1 und dem Druckgehäuse 7 bildet sich ein FiIt- ratraum 8 aus. Die Multimembranfilterkerze 1 weist wie in Fig. 3 und 4 näher dargestellt ist mehrere Kanäle 11 auf, die sich in Längsrichtung durch die Filterkerze 1 erstrecken. Der Kanaldurchmesser liegt in einem Bereich von etwa 0,5 bis 10 mm, wenn die Filterkerze aus Kunststoff ausgebildet ist, beispielsweise aus Polysulfon, Polysulfonamiden, Polyurethan oder vergleichbaren Polymeren. Der Durchmesser der Filterkerze liegt in einem Bereich von etwas mehr als 0,5 bis 2 mm bei Kunststoff und etwa 10 bis 60 mm bei Keramik. Die Filterkerze kann jedoch auch aus keramischem Material wie beispielsweise AI2O3 ausgebildet sein. Auf der Röhreninnenseite kann darüber hinaus eine wenige Mikrometer starke Membranschicht, z.B. aus AI2O3, ZrO2, TiO2 angeordnet sein. Die Porengröße zur Filtration beträgt bei der Bierfiltration beispielsweise 0,2 bis 0,8 μm Die Filterkerzenlänge liegt in einem Bereich von etwa 0,5 bis 3 m. Bei der Filtration tritt Unfiltrat in die Kanäle 11 der Filterkerze 1 durch den Unfiltrateinlass 2 ein, tritt quer durch die Filterkerze und verlässt die Oberfläche der Filterkerze 1 als Filtrat und tritt in den Filtratraum 8 wo das Filtrat F über den Filtratauslass 4 abgezogen werden kann, d.h. über eine Filtratableitung 30, z.B. zu einem Filtratpuffertank läuft. Die Flussrichtung des Filtrats, das aus dem Filtratablauf beispielsweise zu einem Puffertank läuft wird nachfolgend als Filtratflussrichtung bezeichnet. Das Unfiltrat U, das durch die Kanäle 11 fließt verlässt das Modul 10 an seinem Unfiltratauslass 3.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Crossflow-Filtermodul 10 jedoch mehrere Membranfilterkerzen 1 , wie aus Fig. 5 und 6 hervorgeht. Der Aufbau einer solchen Anordnung entspricht im Wesentlichen dem Aufbau, wie er im Zusammenhang mit den Fig. 2 bis 4 beschrieben wurde, mit der Ausnahme, dass im Druckbehälter 7 mehrere Multitubemembranfilterkerzen, z.B. 7 bis 19 Stück, bei Kunststoffhohlfasermembranen 1000 - 2000 Stück parallel zueinander angeordnet sind. In der Fig. 4 ist auf der Vorderseite eine Abdeckplatte zu erkennen, die über eine Befestigungseinrichtung 13 an den rohrförmigen Druckbehälter befestigt, hier angeflanscht ist. Über die Flansche 14 können die Module 10 mit entsprechenden Rohrleitungen oder anderen Modulen verbunden werden. Es können auch sogenannte Doppelmodule ausgebildet werden, bei denen zwei Moduleinheiten aneinander befestigt werden.
Fig. 1 zeigt die Pumpenvorrichtung 6 im Detail. Gemäß der vorliegenden Erfindung, ist eine Pumpenvorrichtung 6 in der Filtratablaufleitung 30 vorgesehen, die mit dem FiIt- ratablauf 4 verbunden ist, wobei die Pumpeneinrichtung 6 derart ausgebildet ist, dass sie während der Filtration zeitweise Filtrat entgegen der Flussrichtung rückpumpt, d.h. in eine Richtung, die dem in Fig. 11 gezeigten Pfeil entgegengesetzt ist. Die Pumpeneinrichtung 6 ist so aufgebaut, dass sie zwar ihre Laufrichtung entgegen der Flussrichtung des Filtrats F aufweist, aber, dass sie auch zeitweise den Filtratfluss nicht blockiert, so dass das Filtrat F ungehindert durch Pumpeneinrichtung 6 in Filtratflussrich- tung fließen kann.
Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer solchen Pumpeneinrichtung 6. Die in Fig. 1 gezeigte Pumpeneinrichtung 6 ist als Schlauchpumpe 6 ausgebildet. Die Pumpe könnte jedoch z. B. auch eine Zahnradpumpe sein. Eine solche Schlauchpumpe, bzw. Peristaltikpumpe, ist eine Verdrängerpumpe, wobei das zu fördernde Medium hier das Filtrat aus dem Filtratauslass 4 durch einen hier U-förmig geführten Schlauch 26 geleitet wird. Das heißt, dass hier der Schlauch 26 eine Verlängerung der Filtratableitung 30 ist. Die Schlauchpumpe 6 weist weiter ein Gehäuse 19 auf. Die Schlauchpumpe 6 weist weiter einen Gleitschuh 18 auf, der sich hier zusammen mit einem Teller 20 um die Achse 31 dreht. Der Schlauch 26 stützt sich an der Innenseite 29 des Gehäuses ab. Der Schlauch 26 wird von innen durch den Gleitschuh 18 zusammengedrückt bzw. abgeklemmt. Bei Rotation des Gleitschuhs 18 bewegt sich dann die "Abklemmstelle" entlang des Schlauches 26 und treibt damit das Filtrat voran. Da die Laufrichtung (siehe Pfeil) der Schlauchpumpe 6 der Flussrichtung des Filtrats entgegengesetzt ist, fördert die Schlauchpumpe 6 das Filtrat zurück. Die Schlauchpumpe 6 weist hier nur einen Gleitschuh 18 auf. Bei der Rotation in dem Winkelbereich ß, d.h. in dem ersten Winkelbereich drückt der Gleitschuh 18 bei seiner Bewegung wie zuvor beschrieben den Schlauch 26 zusammen. In dem Winkelbereich a, d.h. da wo kein Schlauch vorhanden ist, drückt der Gleitschuh 18 dementsprechend auch nicht auf den Schlauch 26, so dass wenn sich der Gleitschuh 18 in diesem Winkelbereich befindet das Filtrat F nicht entgegen Filtratflussrichtung bewegt, sondern das Filtrat F frei in Filtratflussrich- tung durch den Schlauch 26 der Pumpe abfließen kann. Die Antriebswelle (nicht dargestellt) des Gleitschuhs 18 ist so initialisiert, dass in Ruhestellung der Pumpe, d.h. wenn sich der Gleitschuh nicht bewegt, sich der Gleitschuh 18 in dem Winkelbereich α befindet, d.h. in einer Position in der der Schlauch nicht zusammengedrückt wird, so dass das Filtrat ungehindert durch den Schlauch 26 fließen kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Gleitschuh abgeflacht. D.h., der Gleitschuh 18 erstreckt sich in Radialrichtung nur so weit, dass er den Leitungsquerschnitt des Schlauchs weniger als 100% zusammendrückt, so dass ein Teil des Leitungsquerschnitts offen bleibt. Vorzugsweise wird der Leitungsquerschnitt des Schlauchs bis zu 70% oder bis zu 50% zusammengedrückt.
Das Volumen, das von der Schlauchpumpe während einer Drehung in Richtung Crossflow-Filtermodul 10 rückgepumpt wird beträgt etwa 0,08 bis ca. 3 l/Umdrehung, je nach Größe des Moduls. Dadurch, dass wahrend der Filtration Filtrat entgegen der FiIt- ratflussrichtung rückgepumpt wird, können sich Deckschichtablagerungen in den dünnen Kanälen 11 der Membranfilterkerzen 1 lösen. Somit können bereits während der Filtration zu große Ablagerungen verhindert werden und so ein Verblocken der Membran verhindert werden. Somit kann die Standzeit der Crossflow-Filtermodule verlängert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend unter Bezugnahme der Fig. 1 sowie 9 und 10 näher erläutert. Bei der Filtration wird Unfiltrat in den Unfiltratzulauf 2 des Filtermoduls 10 gepumpt, durch die Membranfilterkerzen 1 gefiltert und verlässt über den Filtratablauf 4 das Modul 10. In der Filtratableitung 30 passiert das Filtrat den Drucksensor 9 und wird in die Filtrateingangsseite 27 der Schlauchpumpe 6 eingeleitet. Die Schlauchpumpe 6 kann bei geringer Drehzahl (z.B. 1 bis etwa 130 Hz) mit zusätzlichen Pausen (etwa 10 bis 60 s) kontinuierlich arbeiten wie aus Fig. 9 hervorgeht. Pausenintervalle können wie aus Fig. 9 hervorgeht notwendig sein, damit die rückgepumpte Menge an Filtrat kleiner ist als die Filtratmenge, die in Filtratflussrichtung durch die Pumpeneinrichtung 6 fließt, so dass eine effiziente Filtration möglich ist.
Wie aus Fig. 10a und 10b hervorgeht, kann, wenn sich der Schuh 18 in der in Fig. 1 dargestellten Opposition befindet das Filtrat F1 das an der Filtrateingangsseite 27 der Pumpe 6 eintritt ungehindert durch den Schlauch 26 fließen, da dieser nicht durch den Schuh 18 abgeklemmt wird. Dreht sich der Schuh 18 in Pfeilrichtung, so beginnt er bei etwa 45" den Schlauch 26 abzudrücken, so dass der Filtratfluss in Filtratflussrich- tung blockiert wird und wie aus Fig. 10a hervorgeht auf 0 absinkt. Dafür wird jedoch wie zuvor beschrieben in dem Winkelbereich ß, d.h. in diesem Ausführungsbeispiel beispielsweise zwischen 45° und 315° so lange Filtrat entgegen Filtratflussrichtung gefördert bis der Schuh 18 wieder in den Winkelbereich a einläuft (Figur 10 b). Dadurch, dass die Schlauchpumpe 6 einen Arbeitsbereich aufweist, in dem das Filtrat nicht entgegen Filtratflussrichtung gepumpt wird sondern den Schlauch 26 frei durchströmen kann, kann die Pumpe mehr oder weniger kontinuierlich betrieben werden. Es sollte jedoch sichergestellt werden, dass in einem Drehzyklus der Pumpe die rückgepumpte Menge an Filtrat kleiner ist als die Filtratmenge die in Filtratflussrichtung durch die Pumpeneinrichtung fließt. Dass die Filtratabflussmenge in Filtratrichtung erhöht wird, kann auch durch Pausenintervalle, wie in Fig. 9 angedeutet, realisiert werden. Sollte sich in einem Modul bereits eine starke Deckschicht ausgebildet haben, so ist es auch möglich, dass die Schlauchpumpe kurzzeitig mit sehr hoher Drehzahl arbeitet (z.B. ca. > 100 Hz). Es werden dabei mehrere Umdrehungen (z.B. 5 bis 10) mit anschließenden Pausen (z.B. 5 bis 20s) gefahren. Diese Beaufschlagung kann mehrere Male (z.B. zwei- bis achtmal) wiederholt werden.
Die Fig. 7 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung. Hier sind mehrere Crossflow-Filtermodule 10a, b, c, d in Reihe geschaltet. Die Filtermodule 10 sind derart in Reihe geschaltet, dass Unfiltrat U aus dem Unfiltrataus- lass 3 eines Filtermoduls dem Unfiltrateinlass 2 des nachfolgenden Filtermoduls 1 zugeführt wird, wobei eine Bypassleitung 15 vorgesehen ist, die einen Teilstrom des Un- filtrats U vor dem Unfiltrateinlass 2 eines ersten Filtermoduls 10 an dem ersten Filtermodul 10 vorbeileitet und zumindest einem nachfolgenden Filtermodul 10 als Unfiltrat zuführt. Somit kann der Bypass dem Druckabfall der einzelnen Filtermodule entgegenwirken, ohne dass eine Regelung der Unfiltratflussmenge und Druckverhältnisse der einzelnen Filtermodule notwendig ist. Dies ermöglicht der geringere Druckabfall in der Bypassleitung. Das heißt, durch zusätzliches Zuführen von Unfiltrat über die Bypassleitung kann der Druckverlust in dem entsprechenden Modul kompensiert bzw. abgeschwächt werden. In der Abzweigleitung 5, die von der Bypassleitung 15 zu den Filtermodulen 10 führt können noch Einrichtungen 16 zum Einstellen der Flussmenge des Unfiltrats im nachfolgenden Filterelement 1 vorgesehen sein. (Beispielsweise Blenden, Klappen etc.). Nach dem letzten Filtermodul 1Od kann eine Rückführleitung 17 vorgesehen sein (hier nicht dargestellt), die das Unfiltrat in einer Schleife wieder dem ersten Filtermodul der Crossflow-Membranfilteranlage zuführt, so dass ein Filterkreislauf realisiert wird. Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, weisen die entsprechenden Filtermodule 10 entsprechende Filtratableitungen 30 auf, die in eine gemeinsame Abführleitung zusammengefasst werden, die dann beispielsweise zu dem Puffertank führt. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedem Filtermodul 10 eine eigene Pumpeneinrichtung 6 in der Filtratableitung 30, ein Drucksensor 9 zugeordnet. Erst in Filterausrichtung hinter den jeweiligen Pumpen 6 werden die Filtratströme der vier Module 10a, b, c, d zusammengefasst. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass der Betrieb der Pumpe 6 (Drehzahl, Drehdauer, Pausenintervalle) an die Anforderungen des entsprechenden Filtermoduls 10a, b, c, d angepasst werden können.
Fig. 8 zeigt die in Fig. 7 gezeigte Filtervorrichtung als Bierfilter. Das Unfiltrat, d.h. das Bier, wird einem Puffertank 18 über die Pumpe 22 direkt aus dem Lager zugeführt. LJ- ber eine Unfύtratzuleitung 14 wird das ungefilterte Bier über eine Druckpumpe 21 über ein entsprechendes Schaltungspaneel und gegebenenfalls einen Kühler aus dem Un- filtratpuffertank der Crossflow-Membranfilteranlage zugeführt. Die Pumpe 20 pumpt das Unfiltrat wie zuvor beschrieben in die in Reihe geschaltenen Filtermodule 10a, b, c, d sowie eventuell in die optional vorgesehene Bypassleitung 15. Hier ist deutlich zu erkennen, dass die Filtration über die Rückführleitung 17 im Kreislauf erfolgt, wobei das Unfiltrat aus dem letzten Filtermodul 10d in Flussrichtung vor der Pumpe 20 der Unfilt- ratzuführung 14 zugeführt werden kann, um erneut durch die Filtermodule gepumpt zu werden. Über die Rückführleitung 17 kann jedoch das Unfiltrat auch zunächst wieder in den Puffertank 18 geleitet werden, um dann später erneut der Crossflow- Membranfilteranlage zugeführt zu werden. Das Filtrat aus dem Filtratauslass 4 der einzelnen Module 10a, b, c, d läuft in die entsprechenden Filtratableitungen 30 über einen Drucksensor 9. Das heißt, dass für n Module n Pumpeneinrichtungen 6 vorgesehen sind. Die Pumpeneinrichtung 6 lässt dann zeitweise das Filtrat in Filtratflussrichtung ungehindert passieren, so dass es beispielsweise zu dem Puffertank 24 laufen kann oder aber pumpt es wie zuvor beschrieben entgegen der Filtratflussrichtung zurück in die Filtermodule 10a, b, c, d, derart, dass sich die Deckschicht auf der Innenseite der Kanäle 11 lösen kann oder aber erst gar nicht entsteht. Das abgezogene Filtrat kann dann weiter einem Drucktank im Filterkeller zugeführt werden. Die Module 10 a, b, c, d können auch jeweils als Moduleinheiten mit mehreren Modulen gebildet sein. Zur Reinigung der Crossflow-Membranfilteranlage kann über entsprechende Reinigungstanks 23, hier Säure, Lauge und Heißwasser, Reinigungsflüssigkeit durch die Leitungen und die Membranfilteranlage gespült werden. Die Filtermodule 1 können auch durch Rückspülen über den Filtratauslass 4 rückgespült werden.

Claims

Patentansprüche
1. Filtervorrichtung mit einem Crossflow-Filtermodul, insbesondere zur Filtration von mit Proteinen, Polysacchariden und/oder Gärungsmikroorganismen, wie z. B. Hefe, beladenen Flüssigkeiten mit einem Gehäuse (7), das einen Unfiltratzu- lauf (2), einen Unfiltratablauf (3) sowie einen Filtratablauf (4) aufweist, wobei in dem Gehäuse (7) mindestens eine Crossflow-Membranfilterkerze (1) angeordnet ist, und das Filtrat (F) quer zum Unfiltratstrom durch die Membranfilterkerze abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Filtratableitung (30), die mit dem Filtratablauf (4) verbunden ist eine Pumpeneinrichtung (6) angeordnet ist, die derart ausgebildet ist, dass sie während der Filtration zeitweise Filtrat entgegen der Flussrichtung des Filtrats rückpumpt und zeitweise den Filtratfluss nicht blockiert.
2. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in Ruhestellung der Pumpeneinrichtung (6) der Filtratfluss nicht blockiert wird.
3. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeneinrichtung (6) eine Pumpe umfasst, deren Laufrichtung bzw. Förderrichtung der Flussrichtung des Filtrats entgegengesetzt ist.
4. Filtervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeneinrichtung eine Schlauchpumpe (6) umfasst und einen Schlauch (26) aufweist, und einen umlaufenden Gleitschuh (18), der bei seiner Rotation in einem ersten Winkelbereich Ii den Schlauch zusammendrückt und so das Unfiltrat entgegen der Flussrichtung fördert und in einem zweiten Winkelbereich α den Schlauch zusammendrückt, so dass das Filtrat ungehindert durch die Schlauchpumpe in Filtratflussrichtung fließen kann.
5. Filtervorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Crossflow-Filtermodule (10) bzw. Moduleinheiten hintereinander in Reihe und/oder parallel angeordnet sind, wobei jedem Crossflow-Filteimodul bzw. jeder Moduleinheit eine Filtratableitung (30) und eine entsprechende Pumpeneinrichtung (6) zugeordnet ist.
6. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeneinrichtung (6) zwischen dem Crossflow-Filtermodul und einem Pufferspeicher (24) für Filtrat angeordnet ist.
7. Verfahren zur Filtration insbesondere von mit Proteinen oder Polysacchariden beladenen Flüssigkeiten mit mindestens einer Crossflow-Membranfilterkerze (1), die mindestens einen Kanal (11) aufweist, durch den Unfiltrat (U) strömt, wobei Filtrat (F) quer zum Unfiltratstrom durch die Membranfilterkerze (1) abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass während der Filtration zeitweise das von der mindestens einen Crossflow-Membranfilterkerze (1) abgezogene Filtrat entgegen der Flussrichtung des Filtrats zurückgepumpt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtrat über eine Pumpeneinrichtung (6) zurückgepumpt wird, die während der Filtration teilweise Filtrat entgegen der Flussrichtung des Filtrats rückpumpt und zeitweise den Filtratfluss nicht blockiert.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in Ruhestellung der Pumpeneinrichtung (6) das Filtrat unblockiert durch die Pumpenvorrichtung (6) abfließt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeneinrichtung (6) eine Schlauchpumpe ist, die im Wesentlichen kontinuierlich bei geringer Drehzahl mit Pausenintervallen angetrieben wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlauchpumpe kurzzeitig mit hoher Drehzahl arbeitet.
12. Verwendung einer Schlauchpumpe für eine Filtervorrichtung, wobei die Schlauchpumpe derart angeordnet und ausgebildet ist, dass sie während der Filtration zeitweise Filtrat entgegen der Flussrichtung des Filtrats rückpumpt und zeitweise den Filtratabfluss nicht blockiert, und im Wesentlichen kontinuierlich bei geringer Drehzahl mit Pausenintervallen angetrieben ist.
13. Schlauchpumpe für eine Filtervorrichtung, deren Laufrichtung bzw. Förderrichtung der Flussrichtung des Filtrats der Filtervorrichtung entgegengesetzt ist, wobei die Schlauchpumpe (6) einen Schlauch (26) aufweist und einen umlaufenden Gleitschuh (18), der bei seiner Rotation in einem ersten Winkelbereich ß den Schlauch (26) zusammendrückt und so das Filtrat entgegen der Flussrichtung fördert und in einem zweiten Winkelbereich α den Schlauch nicht zusammendrückt, so dass das Filtrat ungehindert durch die Schlauchpumpe in Filtrat- flussrichtung fließen kann, wobei die Schlauchpumpe im Wesentlichen kontinuierlich bei geringer Drehzahl mit Pausenintervallen angetrieben ist.
14. Schlauchpumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch U-förmig mitgeführt ist und dass der erste Winkelbereich von einer 45° Stellung des Gleitschuhs bis zu einer 315° Stellung des Gleitschuhs reicht.
15. Schlauchpumpe nach Anspruch 13, wobei der Gleitschuh (18) abgeflacht ist.
16. Schlauchpumpe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitschuh derart abgeflacht ist, dass er den Leitungsquerschnitt des Schlauchs weniger als 100% zusammendrückt, vorzugsweise bis zu 70% zusammendrückt.
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